• Tidak ada hasil yang ditemukan

Pada kenyataannya, banyak permasalahanpermasalahan

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Pada kenyataannya, banyak permasalahanpermasalahan"

Copied!
5
0
0

Teks penuh

(1)

Abstrak— Suatu sistem tenaga listrik dikatakan memiliki tingkat keandalan yang tinggi apabila sistem tersebut mampu menyediakan pasokan energi listrik yang dibutuhkan oleh beban secara terus-menerus dan dengan kualitas daya yang baik. Pada kenyataannya, banyak permasalahan-permasalahan yang dihadapi oleh suatu sistem tenaga listrik dalam penyediaan energi listrik secara kontinyu. Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan kedip tegangan. Gangguan ini merupakan gangguan transien pada sistem tenaga listrik, yaitu penurunan tegangan sesaat (selama beberapa detik) pada jaringan sistem. Gangguan kedip tegangan ini bisa disebabkan oleh gangguan hubung singkat pada sistem dan adanya perubahan beban secara mendadak misalkan pengasutan motor induksi. Penurunan tegangan pada sistem ini akan dapat menyebabkan gangguan pada peralatan yang lainnya. Selain itu, penurunan tegangan yang terjadi dapat menyebabkan terganggunya kinerja peralatan pengaman jaringan seperti beroperasinya sistem rele undervoltage yang akan menyebabkan pemutusan suplai tegangan pada jaringan sistem. Oleh karena itulah kedip tegangan sangat perlu diperhitungkan untuk mendapatkan keandalan sistem tenaga listrik yang baik.

Kata Kunci—Kedip tegangan, koordinasi, rele arus lebih, rele undervoltage.

I. PENDAHULUAN

ERSEDIANYA penyaluran energi listrik yang kontinyu pada suatu kawasan industri sangat penting karena akan menghindarkan perusahaan tersebut dari kerugian produksi atau loss of production yang secara finansial akan sangat merugikan perusahaan.

Pada kenyataannya, banyak permasalahan-permasalahan yang dihadapi oleh suatu sistem tenaga listrik dalam penyediaan energi listrik secara kontinyu. Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan kedip tegangan (voltage sag). Gangguan ini merupakan gangguan transien pada sistem tenaga listrik, yaitu penurunan tegangan sesaat (selama beberapa detik) pada jaringan sistem.

Kedip tegangan dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu : pertama, adanya gangguan hubung singkat pada jaringan tenaga listrik itu sendiri; kedua, adanya perubahan beban secara mendadak (seperti : switching beban dan pengasutan motor induksi)[1]. Penurunan tegangan pada sistem ini akan

dapat menyebabkan gangguan pada peralatan lain, terutama peralatan-peralatan yang peka terhadap fluktuasi tegangan. Koordinasi pengaman sangat diperlukan untuk mengatasi gangguan tersebut, sehingga gangguan tersebut bisa dilokalisir dari sistem yang sedang beroperasi[2].

II. KUALITASTEGANGANDANSISTEMPENGAMAN TENAGALISTRIK

A. Kualitas Tegangan

Tegangan harus konstan supaya kualitas daya di pabrik tetap baik. Tetapi pada kenyataannya tegangan tidak selalu konstan, di mana suatu saat tegangan naik dan suatu saat tegangan turun.

1. Penyimpangan tegangan dalam waktu lama (Long Duration Voltage Vanations).

Penyimpangan tegangan dalam waktu yang lama adalah penyimpangan tegangan yang terjadi dalam waktu lebih dari satu menit. Ada 3 hal yang menyebabkan terjadinya penyimpangan tegangan dalam waktu yang lama, yaitu:

a. Tegangan lebih (Overvoltage) b. Drop tegangan (Voltage drop)

c. Pemutusan secara terus menerus (sustained interruption)

2. Penyimpangan tegangan dalam waktu singkat (Short Duration Voltage Vanations). Meliputi :

a. Pemutusan (interruption) b. Kedip Tegangan (Voltage sags) c. Tegagan swell (voltage swell) B. Kedip Tegangan

Salah satu pesoalan terbesar mengenai kualitas daya sekarang ini adalah voltage sag. Gangguan ini merupakan gangguan dengan waktu singkat. Besarnya jatuh tegangan dan durasi yang termasuk dalam kategori voltage sag adalah 0.1 sampai 0.9 pu selama 0.5 siklus sampai 1 menit. Pada umumnya kedip tegangan ini disebabkan oleh dua hal yaitu karena terjadinya hubung singkat dan karena adanya pengasutan beban yang kapasitasnya cukup besar.

Dari gambar 1 menunjukkan bahwa terjadi penurusan tegangan dari yang awalnya100% tegangan RMS menjadi sekitar 71% tegangan RMS selama 0.067 detik.

Setiap gangguan yang terjadi akan memberikan dampak yang berbeda-beda, termasuk mengenai dampaknya pada

Pengaruh Kedip Tegangan dan Koordinasi Rele

Arus Lebih pada Sistem Tenaga Listrik Semen

Tonasa IV

M. Wildan Nasution Sabara, Teguh Yuwono2, Ontoseno Penangsang1

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: Ontosenop@ee.its.ac.id1, teguh@ee.its.ac.id2

(2)

durasi gangguan voltage sag[3].

Gambar. 1. Contoh Kedip Tegangan

C. Jenis Pengaman pada Sistem Tenaga Listrik

Untuk mengatasi akibat-akibat negatif dari berbagai macam gangguan-gangguan tersebut di atas, maka diperlukanlah rele pengaman. Maksud dari sistem tenaga listrik sendiri adalah untuk menghasilkan dan menyalurkan energi listrik ke konsumen. Sistem tersebut harus dirancang dan dikendalikan untuk pengiriman energinya ke pengguna secara handal dan ekonomis. Keperluan akan sistem tenaga listrik yang handal dan ekonomis tidak dapat dielakkan. Banyak peralatan sistem tenaga listrik yang harganya sangat mahal dan sistem yang begitu rumit menggambarkan betapa banyaknya modal yang harus dikeluarkan. Biaya akan cepat kembali jika sistem tersebut dalam penggunaanya memungkinkan pengaman dan keandalan sistem yang terjamin.

Rele merupakan bagian dari peralatan sistem tenaga listrik yang digunakan untuk memberikan sinyal kepada circuit breaker (CB), supaya dapat memutuskan atau menghubungkan pelayanan penyaluran pada elemen sistem tenaga listrik. Rele ini akan memberikan sinyal kepada circuit beaker untuk memutuskan sistem tenaga listrik jika terjadi gangguan.

Pada dasarnya rele proteksi terdiri dari sebuah elemen operasi dan seperangkat kontak. Elemen operasi menerima masukan arus dari transformator arus ataupun tegangan dari transformator tegangan atau kombinasi dari keduanya.

Dalam beberapa kasus rele melakukan pengukuran atau perbandingan operasi dasar input dan mengubahnya dalam bentuk gerakan kontak. Keadaan keluaran dari rele adalah menutup (close) dan ditahan (block). Jika keadaan tertutup maka rele akan meberikan sinyal untuk melakukan proses pembukaan dari circuit breaker dimana pada gilirannya akan mengisolasi gangguan dari bagian sistem tenaga listrik lain yang sehat.

Didalam penyetelan sebuah rele harus dilakukan dengan benar agar tidak terjadi kesalahan operasi pada saat terjadi gangguan. Oleh karena itu hal-hal yang mempengaruhi dalam penyetelan rele harus benar-benar diperhatikan[7].

Gambar. 2. Skema konsep kerja rele

D. Elemen Dasar Rele Pengaman

Rele pengaman biasanya dipisahkan jadi tiga elemen dasar, antara lain[7] :

Gambar. 3. Bagian Elemen Dasar Rele Pengaman

Elemen pengindera berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung rele yang digunakan. Pada elemen ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya apakah keadaan yang diproteksi mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal yang untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding. Komponen yang berfungsi sebagai elemen pengindera adalah transformator arus (CT) dan transformator tegangan (PT).

Elemen pembanding berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran yang disetting pada rele. Komponen yang berfungsi sebagai elemen pembanding ini adalah rele, yang bekerja setelah mendapatkan besaran dari elemen pengindera dan membandingkan dengan besar arus penyetelan dan kerja rele.

Elemen pengontrol berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepat pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka circuit breaker atau memberikan sinyal. Komponen yang berfungsi sebagai elemen kontrol adalah kumparan penjatuh (trip-coil).

III. METODOLOGI A. Perhitungan Arus Hubung Singkat

Perhitungan praktis untuk menghitung besar arus hubung singkat dalam sistem distribusi tegangan menengah dapat dilakukan sebagai berikut :

a. Gangguan hubung singkat tiga phasa[4]

... (1)

b. Gangguan hubung singkat phasa – phasa[4]

2 1 2 3 Z Z V Ihs N + = ϕ ...(2) 1

Z

dan

Z

2masng- masing merupakan impedansi urutan positif dan negatif yang mempunyai besaran nilai yang sama, maka didapatkan : 1 2 2 3 Z V Ihs = N ϕ ...(3) Dimana : VN adalah tegangan phasa to netral

B. Kapasitas Pembangkitan

Sistem kelistrikan pada Semen Tonasa IV dilayani oleh 4 (empat) pembangkit sendiri dengan kapasitas daya untuk generator G1 sebesar 25 MW, generator G2 sebesar 25MW,

GANGGUAN RELE PEMUTUS

1 Z N V 3ϕ = Ihs

(3)

generator ESG-1 sebesar 1063 kW dan generator gen-EMDB-1 sebesar 425 kW. Tetapi pada kondisi normal generator yang beroperasi hanya generator G1 dan G2. Selain itu Semen Tonasa IV juga disuplai dari utility PLN tapi dalam keadaan normal utility PLN tersebut bersifat normally open.

Tabel1.

Kapasitas Pembangkitan Semen Tonasa IV

No. ID MW Keterangan 1 G1 25 31.25 MVA, 6.3 kV, pf 80%, NC 2 G2 25 31.25 MVA, 6.3 kV, pf 80%, NC 3 Gen-ESG-1 1.063 1.328 MVA, 6.3 kV, pf 80%, NO 4 Gen-EMDB-1 0.425 0.531 MVA, 0.4 kV, pf 80%, NO 5 Utility PLN - 500MVAsc, 70 kV, NO C. Rating Tegangan

Pada sistem kelistrikan PT. Semen Tonasa IV terdapat lima rating tegangan yang digunakan, yaitu :

1. Sistem tegangan 70 kV

Sistem tegangan ini berada di daerah bus PLN, Mainbus, dan BusSR2&3.

2. Sistem Tegangan 6.3 kV

Sistem tegangan inilah yg menyulang seluruh composite network yang antara lain 1(SG2), SS-1(SG3), SS-2, SS-3 (SG7), SS-3(SG6).

3. Sistem tegangan 3.3 kV

Sistem tegangan ini untuk menyuplai motor 2 buah Mtr-415FA21M1 yang masih-masing sebesar 1815 kW.

4. Sistem tegangan 0.66 kV 5. Sistem tegangan 0.4 kV D. Data Beban

Pada sistem kelistrikan Semen Tonasa IV secara garis besar terdiri dari tiga area pembebanan yang secara normal disuplai dari 3 feeder yang berbeda. Area tersebut antar antara lain area SS-1, area SS-2 dan Area SS-3.

Pada area yang pertama yaitu area SS-1 merupakan area dimana bahan baku semen mulai diproses. Bahan baku hasil penambangan yang masih dalam bentuk bongkahan-bongkahan dibawa ke area ini untuk dihancurkan dan digiling. Beberapa peralatan yang ada di area ini antara lain crusher, raw mill, dan Raw mill fan.

Tabel2. Data Beban Area SS-1

No ID Daya (kW) 1 Mtr 402CR01M1 1800 2 Lump 402MDB-1 545 3 Lump 403MDB-2 243 4 Mtr 411MD01M1 2650 5 Mtr 411FA06M1 3280 6 Lump LMDB4A 905 7 Lump LMDB4B 1103 8 Mtr62 356 9 dcMtr5 132

Selanjutnya adalah area SS-2 dimana area ini merupakan lanjutan dari proses pada area SS-1. Area ini merupakan area unit pembakaran dari proses pembuatan semen atau disebut clinker manufacture. Didalam area ini

terdapat beberapa beban yang antara lain: Preheater, kiln mill, coal mill, dan clinker cooler.

Tabel3. Data Beban Area SS-2

No ID Daya (kW) 1 Mtr-411FA07M1 540 2 Mtr-412FA07M1 540 3 Mtr-417FA01M1 650 4 Lump-415MDB-7A 840 5 Lump-415MDB-7B 655 6 Mtr-415FA21M1 1815 7 Mtr-415FA71M1 1815 8 dcMtr-416M2RK01M2 630 9 dcMtr-416M2RK01M6 630 10 Lump-415MDB-8 285 11 Mtr-417HC01M1 315 12 Mtr-417FA22M1 600 13 Lump-417MDB-9A 1099 14 Lump-417MDB-9B 1366 15 Mtr-430MD02M1 700 16 Mtr-430FA02M1 725 17 Lump-440MDB-10 1458.6 18 Lump-417MDB-11 417.6 19 Lump-EMCC-1 37.4 20 Lump-EMCC-4 416 21 Lump-EMCC-5 29 22 Lump-EMCC-6 115.2 23 Lump-EMCC-2 96.5 24 Lump-EMCC-3 30.24

Area yang terakhir adalah area SS-3. Area ini merupakan tempat dimana proses akhir dari produksi semen berlangsung. Klinker yang yang sudah didinginkan akan di lewatkan ke tempat penggilingan akhir untuk di haluskan lagi.

Selain itu di area ini terdapat CCR (Central Control Room) yang merupakan ruang untuk memantau segala kegiatan dalam produksi semen.

Tabel4. Data Beban Area SS-3

No ID Daya (kW) 1 Mtr-420MD01M1 3250 2 Mtr-420MD01M11 3250 3 Mtr-420FA07M1 500 4 Mtr64 55 5 Lump-420MDB-14 1362 6 Lump-420MDB-12 512 7 Mtr-419MD01M1 3250 8 Mtr-419MD01M11 3250 9 Mtr-419FA07M1 500 10 Lump-419MDB-13A 1214 11 Lump-419MDB-13B 923

IV. ANALISAHASIL A Analisis Gangguan Hubung Singkat

Untuk perhitungan arus hubung singkat digunakan dua konfigurasi yang mewakili hubung singkat minimum dan maksimum, yaitu :

a. Hubung singkat minimum : pada saat generator G1, G2 beroperasi sedangkan Generator EMDB-1, Gen-ESG-1 off

b. Hubung singkat minimum : pada saat semua generator hidup.

(4)

B. Setting Rele untuk Motor 411MD01M1 hingga Generator G1 (Tipikal 1)

Gambar. 4. Single line diagram tipikal 1

Dengan dipilihnya tipikal diatas maka didapatkan arus hubung singkat untuk masing – masing bus:

Tabel5.

Nilai arus hubung singkat Tipikal 1

No Bus kV I sc max 4 cycle (A) I sc max 30 cycle (A) I sc min 30 cycle (A) 1 SG2-F6 6.3 20139 11448 10227 2 SG2 6.3 21751 11793 10734 3 SG1 6.3 21785 12011 10748 4 bus490TR1 70 3928 2026 1868 5 busmain1 70 3928 2026 1868 6 Bus G1 6.3 40578 23742 22507 • Rele RSG2MV05 Jenis Rele : 7SJ622 Kurva : IEC SI

I sc min 30 cycle bus SG2-F6 : 10227 A I sc max 4 cycle bus SG2-F6 : 20139 A

FLA : 381.7 A

CT : 630/1

Current setting IDMT ( I> ) nCT FLA 1.05 × ≤ Ips ≤ nCT min Isc 0.8 630/1 381.7 1.05 × ≤ Ips ≤ 630/1 10227 x 0.8 0.636 ≤ Ips ≤ 13.99

Tap current setting dipilih 0.7 A Actual setting Iset= 0.7 x 630 = 441 A Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu yg diinginkan : 0.15 s I set = 441 A I = Iset 2F6 -SG bus cycle 4 min sc I = 45.67 ts ≤ T x [ ] 0.15 ≤ T x     −1 08 . 1 14 . 0 T ≥ 0.086 Tset = 0.2

Current setting High Set (I>>) Ips ≤ nCT SG2 min Isc 0.8 Ips ≤ 13.99

Tap current setting = 4 A setting waktu (t>>) = 0.15

Rele ini digunakan untuk mengamankan motor 411MD01M1 terhadap kemungkinan terjadinya arus hubung singkat di bus SG2. Untuk setting lowsetnya menggunakan FLA dari motor dan untuk setting highsetnya menggunakan arus hubung singkat minimum pada bus SG2F6 menggunakan kurva inverse dengan grading waktu 0.15 s.

Dengan perhitungan yang sama didapatkan setting untuk masing-masing rele pada tipikal 1 adalah sebagai berikut[8]:

Tabel6.

Setting Rele Arus Lebih Tipikal 1

Rele CT

ratio

Curve Tap Time Dial Ins. t>> RSG2MV05 630/1 SI 0.7 0.2 4 0.15 RSG-1MV01 2000/1 SI 0.9 0.16 2 0.4 R490TR1S 3600/1 SI 0.85 0.14 2 0.7 RMAIN01HV01 400/1 SI 0.7 0.21 3 0.15 RTG1S 630/1 SI 0.6 0.37 2 0.4

(5)

C. Kedip Tegangan Karena Pengasutan Motor

Gambar. 6. Kedip Tegangan pada Bus SG2 Tanpa Penambahan Generator Cadangan

Gambar 6 menunjukkan besarnya kedip tegangan yang terjadi pada bus SG2-F6 tapi pada kondisi tipikal 1 saat motor starting tanpa menambahkan generator cadangan ke dalam sistem. Besarnya nilai tegangan pada bus SG2-F6 yaitu sebesar 82.5% dari rating tegangannya dan durasi 0.98 detik.

Tabel7.

Kedip Tegangan Tipikal 1 Tanpa Penambahan Generator Cadangan

No. Bus Kedip Tegangan

(%) Durasi (s)

1 SG2-F6 17.5 0.98

2 SG2 17.5 0.98

Gambar. 7. Kedip Tegangan pada Bus SG2-F6 Dengan Penambahan Generator Cadangan

Gambar 7 menunjukkan besarnya kedip tegangan yang terjadi pada bus SG2-F6 saat motor starting dengan menambahkan generator cadangan ke dalam sistem. Besarnya nilai tegangan pada bus SG2-F6 sedikit berbeda dengan sebelum ditambahkan generator cadangan yaitu sebesar 83% dari rating tegangannya dan durasi 0.98 detik.

Tabel7.

Kedip Tegangan Tipikal 1 Dengan Penambahan Generator Cadangan

No. Bus Kedip Tegangan

(%) Durasi (s)

1 SG2-F6 17 0.98

2 SG2 16.9 0.98

Dari dua kondisi tersebut maka didapat setting rele undervoltage untuk tipikal 1 saat pengasutan motor adalah[6]:

Tabel8.

Setting Rele Undervoltage Karena Pengasutan Motor Untuk Tipikal 1

No. Bus Pick Up (%) Waktu (s)

1 SG2-F6 80 1.3

2 SG2 80 1.7

V. KESIMPULAN

Dalam analisa kedip tegangan, hal yang perlu diperhatikan yaitu setting pick-up rele undervoltage harus lebih kecil dari nilai rating tegangan pada bus saat terjadi kedip tegangan.

Saat starting motor 411MD01M1 tanpa penambahan generator cadangan, terjadi kedip tegangan pada bus SG2-F6 sebesar 17.5% dengan durasi 0.98 detik. Sehingga setting pick-up rele undervoltage pada bus SG2-F6 saat motor starting yaitu 80% dengan kelambatan waktu 1.3 detik.

DAFTARPUSTAKA

[1] Pawawoi, Andi, “Analisis Kedip Tegangan (voltage sags) akibat

pengasutan motor induksi dengan berbagai metode pengasutan studi di PT. Abaisiat Raya“, 2009

[2] R Wahyudi Ir, “Diktat Kuliah Sistem Pengaman Tenaga Listrik”, 2008 [3] Ontoseno Penangsang Prof, “Diktat kuliah Analisa Sistem Tenaga”, 2008. [4] Irwin Lazar," Electrical Systems Analysis and Design for Industrial Plants

",McGraw-Hill Book Company

[5] IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of

Industrial and Commercial Power System, IEEE Standart 242- 1986.

[6] Cristophe Preve, “ Protecton of Electrical Network “, ISTE Ltd, Great Britain and the United States, 2006.

[7]Donald Reimert, ” Protective Relaying for Power Generation System “ , USA, 2006

[8] Rosyid, Abdul, “Studi Koordinasi Pengaman Rele Arus Lebih Akibat Adanya Proses Integrasi Sistem Kelistrikan Joint Operating Body Pertamina-Petrochina East Java desa Mudi-Tuban”, 2011

80 85 90 95 100 105 0 1 2 3 4 5 Tegan gan (%) Waktu (s) 80 85 90 95 100 105 0 1 2 3 4 5 Tegan gan (%) Waktu (s)

Gambar

Gambar 6 menunjukkan besarnya  kedip tegangan yang  terjadi pada bus SG2-F6 tapi pada kondisi tipikal 1 saat motor  starting  tanpa  menambahkan  generator  cadangan  ke  dalam  sistem

Referensi

Dokumen terkait

Terdakwa ABDUL HASIBUAN ALIAS ATOK kemudian mengatakan cara melakukannya kemudian ABDUL HASIBUAN ALIAS ATOK mengatakan agar SITI KHALIFAH alias UMMI (berkas

Dengan demikian upaya untuk meningkatkan hasil belajar dan prestasi siswa pada mata pelajaran Bahasa Indonesia materi Menyusun Kerangka Karangan Berdasarkan Gambar

masih banyak siswa yang sudah mencapai KKM, karena diantara siswa-siswa tersebut sudah banyak mengerti tentang materi yang di ajarkan oleh guru. Oleh karena itu

Adanya medan listrik yang disebabkan oleh pembangkit dan transmisi serta medan magnet yang ditimbulkan oleh peningkatan penggunaan peralatan rumah tangga/perkantoran yang

1) Kompensasi atau kesejahteraan langsung; kompensasi langsung adalah penghargaan yang berupa gaji atau upah yang dibayar secara tetap berdasar tenggang waktu yang tetap,

Aplikasi Duplicate File Finder mampu mengetahui file yang sama terletak di directory yang berbeda dengan menentukan directory yang terdapat pada harddisk dan media

BIDANG / UNIT/ TAJUK PEMBELAJARAN DALAM SUKATAN PELAJARAN KEMAHIRAN HIDUP SEKOLAH RENDAH. BIDANG/ UNIT/ TAJUK PEMBELAJARAN TAHUN 4 TAHUN 5

8 Hasil Uji Least Significant Different (LSD) Kekuatan Kompresi Gipsum Tipe III Pabrikan dan Daur Ulang serta Gipsum Tipe III Daur Ulang dengan Penambahan Larutan Zink